Inducción de mutaciones

Inducción de mutaciones Concepto: procedimientos que reorganizan la composición genética de las plantas sin modificar el genoma.

Las mutaciones inducidas en especies vegetales son procedimientos utilizados desde hace más de ochenta años, que emplean la radiación para reorganizar la composición genética sin modificar el genoma de las plantas que permitan aumentar y mejorar su rendimiento .

El cultivo de tejidos

El cultivo de tejidos vegetales puede ayudar a mejorar en forma efectiva la inducción de mutaciones en varios aspectos. Ofrece la posibilidad de elegir el material vegetal para el tratamiento (yemas axilares, órganos, tejidos y células), lo que es más adecuado comparado con un tratamiento in vivo, ya que se disminuye el riesgo de obtener quimeras y hay una alta posibilidad de que las células mutadas expresen la mutación en el fenotipo. El cultivo de tejidos también permite el manejo de grandes poblaciones y la selección y clonación de las variantes seleccionadas. Además, ofrece la posibilidad de realizar en forma rápida los ciclos de propagación con el propósito de separar los sectores mutados de los no mutados del tejido tratado, y permite un control de las condiciones fitosanitarias durante todo el proceso

Mutágenos

Entre los mutágenos que se utilizan para esta técnica de generación de variabilidad podemos encontrar agentes físicos o químicos capaces de alterar o cambiar la información genética de un organismo y ello incrementa la frecuencia de mutaciones por encima del nivel natural.

Mutágenos químicos

Se conocen varios productos químicos que son mutagénicos, clasificándose según su modo de acción en:

• Análogos de bases: Debido a su similitud estructural los análogos de bases como el 5-Bromouracilo o la 2-Aminopurina se incorporan en el ADN que se replica en lugar de las bases correspondientes timina y adenina. Cuando uno de estos análogos de bases se incorpora en el ADN, la replicación puede ocurrir normalmente, aunque ocasionalmente, ocurren errores de lectura que resultan en la incorporación de bases erróneas en la copia de ADN.
• Agentes que reaccionan con el ADN: Existen una serie de agentes químicos que reaccionan directamente sobre el ADN que no se está replicando ocasionando cambios químicos en las bases, lo que provoca un apareamiento incorrecto.
• Acido nitroso (HNO₂). Deamina la adenina a hipoxantina y la citosina a uracilo. Debido a las distintas propiedades de apareamiento de los productos de deaminación, se producen transiciones.
• Hidroxilamina (NH₂OH). Reacciona con la citosina donde el grupo amino es reemplazado por un grupo hidroxilamino. Este derivado de la citosina se aparea con adenina produciéndose transiciones GC ----> AT.
• Agentes alquilantes: Otro grupo de productos químicos que afectan al ADN que no se replica son los agentes alquilantes, que incluyen el etil metano sulfonato (EMS), metil metano sulfonato (MMS), dietil sulfato (DES), diepoxi butano (DEB), N-metil-N-nitro-N-nitrosoguanidina (NTG), N-metil-N-nitroso urea y gas mostaza.
• Agentes intercalantes: Un grupo interesante de sustancias, acridinas y bromuro de etidio, son moléculas planas que se insertan entre dos pares de bases del ADN, separándolas entre sí. Durante la replicación, esta conformación anormal puede conducir a microinserciones o microdelecciones en el ADN.

Mutágenos físicos

• Rayos X:
• Radiación Gamma: Cesio137 y Cobalto 60 son las principales fuentes de rayos gamma utilizadas en trabajos de radiobiología. El Cesio137 es usado en muchas instalaciones teniendo en cuenta que tiene una vida media más larga que el Cobalto60.
• Radiación Ultravioleta: Tiene limitada habilidad de penetración en los tejidos por lo que su uso en experimentos biológicos está restringido al tratamiento de esporas o granos de polen.
• Radiación Beta: Las partículas Beta (electrones) como de 32P y 35S producen un efecto similar a aquellos rayos X o Gamma, pero con más baja habilidad de penetración.
• Neutrones: Tienen un amplio rango de energía y son obtenidos de la fisión nuclear en un reactor nuclear con 235 U. Los neutrones han mostrado ser muy efectivos en la inducción de mutaciones en plantas.

Referencias

• Ahloowalia, B.S .1998. In vitro techniques and mutagenesis for the improvement of vegetatively propagated plants, en: Jain MS Brar DS Ahloowalia BS(eds). Somaclonal variation and induced mutations crop improvement, 293-309 p.
• Novak, F., H. Brunner.1992. Plant breeding: Induced mutation technology for crop improvement. IAEA bulletin, 4: 25-33p.
• Predieri, S., R.H. Zimmerman. 2001. Pear mutagenesis: In vitro treatment with gamma-rays and field selection for productivity and fruit traits. Euphytica 3: 217-227p.